Իոնային ծածկույթի տեխնոլոգիա

Թաղանթների նստեցման վակուումային գոլորշիացման մեթոդի հիմնական առանձնահատկությունը բարձր նստեցման արագությունն է: Ցողման մեթոդի հիմնական առանձնահատկությունը հասանելի թաղանթային նյութերի լայն տեսականին է և թաղանթային շերտի լավ միատարրությունը, սակայն նստեցման արագությունը ցածր է: Իոնային ծածկույթը մեթոդ է, որը համատեղում է այս երկու գործընթացները:

Իոնային ծածկույթի սկզբունքը և թաղանթի առաջացման պայմանները
Իոնային ծածկույթի աշխատանքի սկզբունքը ցույց է տրված նկարում։ Վակուումային խցիկը մղվում է մինչև 10-4 Պա-ից ցածր ճնշում, ապա լցվում է իներտ գազով (օրինակ՝ արգոն) մինչև 0.1~1 Պա ճնշում։ Հիմքին մինչև 5 կՎ բացասական հաստատուն հոսանքի լարում կիրառելուց հետո, հիմքի և հալման համակարգի միջև ստեղծվում է ցածր ճնշման գազային լուսարձակման պլազմային գոտի։ Իներտ գազի իոնները արագանում են էլեկտրական դաշտով և ռմբակոծում հիմքի մակերեսը՝ այդպիսով մաքրելով նախապատրաստվածքի մակերեսը։ Այս մաքրման գործընթացի ավարտից հետո սկսվում է ծածկույթի գործընթացը՝ հալման համակարգում ծածկույթվող նյութի գոլորշիացմամբ։ Գոլորշիացված գոլորշու մասնիկները մտնում են պլազմային գոտի և բախվում դիսոցված իներտ դրական իոնների և էլեկտրոնների հետ, և գոլորշու մասնիկներից մի քանիսը դիսոցվում են և ռմբակոծում են նախապատրաստվածքը և ծածկույթի մակերեսը էլեկտրական դաշտի արագացման տակ։ Իոնային ծածկույթի գործընթացում հիմքի վրա տեղի է ունենում ոչ միայն նստեցում, այլև դրական իոնների փոշիացում, ուստի բարակ թաղանթը կարող է ձևավորվել միայն այն դեպքում, երբ նստեցման էֆեկտը մեծ է փոշիացման էֆեկտից։

Իոնային ծածկույթի գործընթացը, որի դեպքում հիմքը միշտ ռմբակոծվում է բարձր էներգիայի իոններով, շատ մաքուր է և ունի մի շարք առավելություններ՝ համեմատած փոշիացման և գոլորշիացման ծածկույթի հետ։

(1) Ուժեղ կպչունություն, ծածկույթի շերտը հեշտությամբ չի պոկվում։
(ա) Իոնային ծածկույթի գործընթացում լուսային պարպման միջոցով առաջացող մեծ թվով բարձր էներգիայի մասնիկներ օգտագործվում են հիմքի մակերեսին կաթոդային փոշիացման ազդեցություն ստեղծելու համար, փոշիացնելով և մաքրելով հիմքի մակերեսին ադսորբված գազն ու յուղը՝ հիմքի մակերեսը մաքրելու համար մինչև ամբողջ ծածկույթի գործընթացի ավարտը։
(բ) Ծածկույթի վաղ փուլում համակեցության մեջ են մտնում փոշիացումը և նստեցումը, որոնք կարող են ձևավորել բաղադրիչների անցումային շերտ թաղանթի հիմքի միջերեսին կամ թաղանթի նյութի և հիմքի նյութի խառնուրդ, որը կոչվում է «կեղծ-դիֆուզիոն շերտ», որը կարող է արդյունավետորեն բարելավել թաղանթի կպչունության հատկությունները։
(2) Լավ փաթաթման հատկություններ։ Պատճառներից մեկն այն է, որ ծածկույթի նյութի ատոմները իոնացվում են բարձր ճնշման տակ և հիմքին հասնելու ընթացքում մի քանի անգամ բախվում են գազի մոլեկուլների հետ, այնպես որ ծածկույթի նյութի իոնները կարող են ցրվել հիմքի շուրջը։ Բացի այդ, իոնացված ծածկույթի նյութի ատոմները նստեցվում են հիմքի մակերեսին էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ, ուստի ամբողջ հիմքը նստեցվում է բարակ թաղանթով, բայց գոլորշիացման ծածկույթը չի կարող հասնել այս ազդեցությանը։
(3) Ծածկույթի բարձր որակը պայմանավորված է խտացումների ցողմամբ, որոնք առաջանում են նստվածքային թաղանթի դրական իոններով անընդհատ ռմբակոծությունից, ինչը բարելավում է ծածկույթի շերտի խտությունը։
(4) Մետաղական կամ ոչ մետաղական նյութերի վրա կարելի է ծածկել ծածկույթային նյութերի և հիմքերի լայն ընտրանի։
(5) Քիմիական գոլորշու նստեցման (ՔԳՆ) համեմատ, այն ունի ավելի ցածր հիմքի ջերմաստիճան, սովորաբար 500°C-ից ցածր, բայց դրա կպչունության ուժը լիովին համեմատելի է քիմիական գոլորշու նստեցման թաղանթների հետ։
(6) Բարձր նստեցման արագություն, արագ թաղանթի ձևավորում և կարող է տասնյակ նանոմետրերից մինչև միկրոններ ծածկույթի հաստություն։

Իոնային ծածկույթի թերություններն են՝ թաղանթի հաստությունը հնարավոր չէ ճշգրիտ վերահսկել, թերությունների կոնցենտրացիան բարձր է, երբ անհրաժեշտ է նուրբ ծածկույթ, և ծածկույթի ընթացքում մակերես կմտնեն գազեր, ինչը կփոխի մակերեսի հատկությունները: Որոշ դեպքերում առաջանում են նաև խոռոչներ և կորիզներ (1 նմ-ից փոքր):

Ինչ վերաբերում է նստեցման արագությանը, իոնային ծածկույթը համեմատելի է գոլորշիացման մեթոդի հետ: Ինչ վերաբերում է թաղանթի որակին, իոնային ծածկույթով ստացված թաղանթները մոտ են կամ ավելի լավն են, քան փոշիացմամբ ստացվածները: